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一种高温平衡空气热力学性质的快速确定方法技术

技术编号:42100891 阅读:17 留言:0更新日期:2024-07-25 00:26
本发明专利技术公开了一种高温平衡空气热力学性质的快速确定方法:选定平衡空气反应模型,通过给定的温度和压力,建立关于平衡空气组分分布的非线性方程组,引入与氮、氧元素比率有关的中间变量,构造一系列新的方程系数,将关于平衡空气组分分布的非线性方程组中的方程个数减少至2;评估当前温度下高温空气的离解或电离程度,合理选择方程系数并给定x和y的初值;采用给定的初值,通过牛顿迭代法求解方程组,得到平衡空气的组分分布,获得高温平衡空气的各种热力学性质。本发明专利技术对于多种不同组分的大气反应模型,均可以快速准确的给出高温平衡空气的热力学性质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高超声速飞行器数值计算领域,更具体的说,是涉及一种高温平衡空气热力学性质的快速确定方法


技术介绍

1、航空航天技术关系到国家的经济及安全,近年来随着空间技术的跨越式发展,高超声速飞行器作为一种前沿科技武器装备,对国家安全和利益具有格外重要的战略作用。飞行器高超声速飞行时,会带来严峻的气动问题。此时外部边界层内极端高温的出现,对流场带来显著的高温真实气体效应,真实气体效应的出现会直接影响飞行器的摩擦阻力,热防护及流动分离位置等。准确高效的高温流场数值仿真将大大有助于高超声速飞行器的研制。

2、化学平衡空气是一种常用的高温气体模型。在远离头部的位置,流动变化相对于化学反应是慢变的,平衡空气模型可以适用于大范围内的流场。不同理想气体,平衡空气混合物的热力学性质是压力和温度的非线性函数,在流场仿真过程中,每一步推进都需要每个空间离散点的热物性参数信息。

3、传统求解平衡空气热力学性质的方法为直接求解原始的非线性方程组,但由于各组分自身量级相差较大,该方程组的刚性较大,迭代求解困难,且随着更多组分和离解反应的加入,计算量快速上本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高温平衡空气热力学性质的快速确定方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的高温平衡空气热力学性质的快速确定方法,其特征在于,步骤S1中所述平衡空气反应模型的选定:在一个标准大气压下,当温度小于10000K时,选用不考虑电离的4组分或5组分平衡空气反应模型,当温度大于或等于10000K时,则选用7组分、9组分或11组分平衡空气反应模型。

3.根据权利要求1所述的高温平衡空气热力学性质的快速确定方法,其特征在于,步骤S2中评估当前温度下高温空气的离解或电离程度,合理选择方程系数并给出x和y的初始值,具体过程:

4.根据权利要求1所述...

【技术特征摘要】

1.一种高温平衡空气热力学性质的快速确定方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的高温平衡空气热力学性质的快速确定方法,其特征在于,步骤s1中所述平衡空气反应模型的选定:在一个标准大气压下,当温度小于10000k时,选用不考虑电离的4组分或5组分平衡空气反应模型,当温度大于或等于10000k时,则选用7组分、9组分或11组分平衡空气反应模型。

3.根据权利要求1所述的高温平衡空气热力学性质的快速确定方法,其特征在于,步骤s2中评估当前温度下高温空气的离解或电离程度,合理选择方程系数并给出x和y的初始值,具体过程:<...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄章峰鲁锐洋
申请(专利权)人:天津大学
类型:发明
国别省市:

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